Question

某研究性學習小組在研究由Fe^2＋制備Fe(OH)₂的過程中，設計了如下實驗方案：
【實驗設計】

方法一：按照圖1進行實驗，容器A中的反應開始時，彈簧夾C處于打開狀態，一段時間后，關閉彈簧夾C，容器A中的反應仍在進行。最終在_______容器中觀察到白色沉淀，該實驗中涉及到的化學方程式有：                                       。
方法二：按圖2進行實驗，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀。請從所提供的試劑或電極材料中選擇正確的序號填在橫線上：①純水 ②NaCl溶液 ③NaOH溶液 ④四氯化碳 ⑤CuCl₂溶液 ⑥乙醇 ⑦Fe棒 ⑧植物油 ⑨碳棒
a為___________，b為___________，c為___________，d為___________。(填序號)
【探究思考】
實驗表明上述實驗中出現白色的沉淀會逐漸轉變為灰綠色或綠色，那么如何解釋出現灰綠色或綠色的現象呢？
（1）甲同學查閱資料后，得到Fe(OH)₂如下信息：

資料名稱	物理性質描述	化學性質描述
《化學辭典》，顧翼東編，1989年版P637	白色無定形粉末或白色至淡綠色六方晶體	與空氣接觸易被氧化，將細粉噴于空氣中，則立即燃燒出火花
《大學普通化學（下冊）》傅鷹著P637	白色沉淀	此沉淀易被氧化成微綠色Fe3(OH)8
《普通化學教程》（下冊）P788	白色	能強烈吸收O2，迅速變成棕色 Fe(OH)3。這時作為氧化的中間產物為土綠色，其中含有Fe2＋、Fe3＋。

 
閱讀該資料后，你對上述實驗中出現灰綠色或綠色的現象的解釋是：__________    ；資料中提及的微綠色Fe₃(OH)₈，用氧化物的形式表示可寫成__________________。
（2）乙同學依據配色原理：白色和棕色不可能調配成綠色或灰綠色的常識，認為綠色可能是形成Fe(OH)₂·nH₂O所致。用熱水浴的方式加熱“方法一”中生成的綠色沉淀，觀察到沉淀由綠變白的趨勢。加熱時，“方法一”中彈簧夾C應處于___________（填“打開”或“關閉”）狀態，容器A中的反應須處于___________（填“停止”或“發生”）狀態。寫出該實驗中支持乙同學觀點的化學方程式_______________。

Answer 1

【實驗設計】
方法一：B；(1分)  Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑、FeSO₄＋2NaOH＝Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄  (2分)
(H₂SO₄＋2NaOH＝Na₂SO₄＋2H₂O 寫不寫都不扣分，也不給分)
方法二：⑦、⑨或⑦、⑧、②。（每空1分，共4分）
【探究思考】（1）由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃，FeO?Fe₂O₃?4H₂O；（2）打開，發生，Fe（OH）₂?nH₂OFe（OH）₂+nH₂O；

解析試題分析：【實驗設計】由Fe^2＋制備Fe(OH)₂的過程中防止氧氣對實驗的干擾是實驗成功的關鍵；方法一的原理是利用鐵與稀硫酸反應生成的硫酸亞鐵來提供Fe²⁺，利用生成的氫氣來排除裝置內氧氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，關閉止水夾C，可使A裝置內壓強增大，將FeSO₄溶液排到B中與氫氧化鈉溶液反應，從而生成穩定的Fe（OH）₂；最終在B容器中觀察到白色沉淀，涉及到的化學方程式有：
Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑、FeSO₄＋2NaOH＝Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄、 H₂SO₄＋2NaOH＝Na₂SO₄＋2H₂O，方法二是利用電解原理來制備氫氧化亞鐵；按圖2進行實驗，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀，則陽極材料為鐵，鐵放電提供亞鐵離子，金屬或導電的非金屬作陰極，可以選用鐵或石墨；陰極上氫離子放電同時有氫氧根離子生成，所以可以選用氯化鈉溶液，為防止亞鐵離子被氧化，液體C起隔絕空氣的作用，則C的密度小于d的密度，所以C可以選用植物油，選⑦、⑨或⑦、⑧、②；
【探究思考】（1）由資料信息可知，氫氧化亞鐵為白色而氫氧化鐵為棕色，二者的混合物呈現出綠色，因此實驗中出現灰綠色或綠色的現象應是生成的Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故；微綠色Fe₃（OH）₈可認為是Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結合起的一種物質，其中鐵既顯+2價也顯+3價，根據化合價規則和原子守恒，Fe₃（OH）₈寫成氧化物形式為：FeO?Fe₂O₃?4H₂O，答案為：由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃，FeO?Fe₂O₃?4H₂O；（2）驗證乙同學的猜測要防止Fe （OH）₂?nH₂O被空氣氧化，因此活塞C應處于打開狀態，容器A中的反應要繼續進行，Fe （OH）₂?nH₂O受熱分解生成氫氧化亞鐵和水，答案為：打開，發生，Fe（OH）₂?nH₂OFe（OH）₂+nH₂O。
考點：以氫氧化亞鐵的制備為載體，考查實驗方案的設計與評價及相關方程式的書寫。